松耦合感应电能传输系统的分析

在松耦合感应电能传输（LCIPT）系统中，系统工作频率大小的选择与电源的成本和系统电能传输大小有密切关系，限于目前功率电子器件水平和系统效率要求，提高系统频率受到限制．介绍了一种变换器拓扑结构，利用LC振荡时传输电能，当电容电压衰减到设定值时闭合开关对电容充电，使得开关管频率远小于谐振频率，从而提高了系统工作频率，降低了系统成本；最后，用Saber的时域和频域仿真验证了其正确性。该拓扑结构不仅适用于LCIPT，对于其它的变换器结构同样适用．     

大功率高效率无源谐振软开关Boost DC-DC变换器

提出了一种新型的无源谐振软开关Boost DC—DC变换器拓扑,并重点分析了该拓扑结构的7个工作模态和工作波形。通过在常规的Boost电路中增加少量L,C,D器件,使主功率开关管和功率二极管工作在谐振软开关状态,提高了效率和可靠性。用软件Pspice对该电路拓扑进行了仿真,并通过实验得到了基于该电路拓扑研制的90kW DC—DC变换器的主功率器件开关波形。该变换器已经成功地应用在中国第1辆燃料电池城市客车中,各项技术指标均满足使用要求。     

一种带输出谐振倍压的双电感隔离型Boost变换器

传统的燃料电池发电系统用DC/DC变换器拓扑主要是隔离型Boost变换器,其效率、增益和输入电流纹波都有一定瓶颈.为此,提出了一种新颖的带输出谐振倍压的双电感隔离型Boost变换器,变换器的输入侧采用双电感结构,输出侧采用谐振倍压结构实现了整流二极管的零电流关断.相比于传统的隔离型Boost变换器,所提出的拓扑的具有更小的输入电流纹波,同时变换器增益提高了1倍.给出了变换器的工作原理波形并进行了详细的模态分析,在此基础上完成了变换器的增益特性和输入电流纹波分析并给出了一种可行的变换器设计方法.最后研制了1台500 W的样机,满载效率为96.5%,样机实验结果验证了所提出拓扑的可行性和高效率功率变换的优点.     

基于SiC MOSFET的谐振软开关等离子体电源

利用SiC MOSFET能简化电路拓扑、提高电源的功率密度和效率.为推动大功率等离子体电源的升级换代,提出了一种采用新型SiC功率器件的全桥谐振变换器.该谐振变换器的主电路采用LLC Zero Voltage Switching(ZVS)拓扑结构,可将谐振换流频率范围增大至260～310 kHz.设计的高频高压全桥LLC ZVS谐振变换器样机的额定输出功率为8 kW,输出电压为270 V.对所研制的8 kW级SiC MOSFET全桥LLC ZVS谐振变换器样机的驱动性能、换流过程、温升以及效率进行了测试,结果表明,研制的谐振软开关等离子体电源性能优良,工作稳定可靠,效率和功率密度均优于使用传统Si MOSFET的LLC谐振变换器.     

基于单级AC-AC变换器的无线输电系统

基于磁场耦合原理的无线输电系统中,高频电源作为发射线圈的激励源,其设计与实现对系统的整体性能至关重要。传统无线输电系统的激励源采用的是由整流和高频逆变构成的级联变换器,其结构和控制均较为复杂。提出了一种单级AC-AC谐振变换器,该谐振变换器通过一级功率变换,将低频交流电直接变换成无线输电系统所需的高频激励源,具有功率器件数量少、功率因数高等优点。通过实验,验证了所提出的变换器在串联-串联(SS)型谐振式无线输电系统应用中的可行性。     

电力电子变换器开关拓扑的图论分析方法

提出了适用于电力电子变换器拓扑分析的广义连接矩阵,用于判别给定拓扑的电力电子变换器的开关路径,为分析变换器的开关模式提供了一种新的方法。同时,通过将变换器实际开关电路模态与电路设计的正常工作模态比较,可以判断变换器是否存在非设计要求的潜在开关路径,以便设计者及时对变换器的开关结构进行改进。最后,以三相PWM整流器和零电流谐振开关电容变换器为例,进行了详细的应用研究分析,验证实例证明了所提出方法是正确和有效的。     

高频全桥软开关弧焊逆变电源的设计与实现

设计了一种基于峰值电流控制模式的全桥软开关变换器，配合以一定的焊机外特性控制电路，成功将其应用于ARC-160型弧焊逆变电源，工作频率150kHz，达到国内外同类型产品的领先水平．全桥变换器采用移相谐振的控制方式，通过增加一个辅助谐振网络，可以在较宽负载范围内实现主功率器件的零电压开关．实验结果表明，所设计的弧焊逆变电源工作波形良好，开关损耗小，满载时效率达到0．88．     

非接触电能传输系统双模控制式交直交变换器

针对传统非接触电能传输系统中初级回路主电路的不足,提出了一种可工作于Buck和Boost2种控制模式的新型交直交变换器,该变换器不仅有效地解决了传统非接触电能传输系统中大容量滤波电容和DC/DC调压环节所引起的电流冲击、成本高、控制复杂等问题,而且通过2种模式的切换和其对应的开关管占空比的调节可实现输入电压大范围波动时的谐振电流恒幅控制。分析了该变换器的拓扑结构和工作原理,阐述了变换器在2种模式下的切换控制策略,并给出了仿真验证结果。     

基于开关布尔矩阵的高阶谐振开关电容变换器潜电路分析

针对谐振开关电容变换器输出特性异常现象,以四阶谐振开关电容变换器为例,给出了应用电力电子变换器的开关布尔矩阵分析方法,分析高阶谐振开关电容变换器拓扑潜在电流路径的详细方法,为形成系统化的复杂电力电子变换器潜电路分析技术提供了依据。     

两种降压式PWM软开关变换器的分析比较

谐振型PWM软开关变换器具有工作频率高、效率高、电磁干扰小、控制和调节特性好等特点，已经成为软开关变换器的研究热点。作者以2种降压式谐振型PWM软开关电路为例，从拓扑结构、开关损耗及电压电流应力等几方面进行比较，为此类开关变换器的应用提供了参考。     

LLC谐振式DC/DC变换器的研究与实现

基于基波分析法(FHA)对LLC谐振变换器进行建模分析,并以此为依据提出一种简化的参数设计方法.该方法根据谐振电路的二端口模型得到归一化工作频率和电压增益的关系,按照规定输入输出的要求确定电压增益后得到谐振工作频率,进而可以得到谐振电路的特性阻抗和谐振腔元件参数.利用Saber软件仿真和硬件实验验证了该方法的有效性,表明所设计的变换器可实现开关管的零电压开通和整流二极管的零电流关断,能够降低开关损耗,提高装置效率.     

一种可再生能源接入的多端口 变换器及其能量协同管理

针对水力发电和光伏发电存在功率波动大、稳定性差等问题,提出了一种适应新能源接入的多端口变换器及能量协同控制方案.首先,针对多端口变换器常见的拓扑结构进行了对比分析,选定了多端口变换器的拓扑结构;其次,针对多种新能源(如光、水、风力等)能量互补的一般性问题,提出了一种基于多端口变换器的多模态能量协同控制方案.最后,仿真模拟了多工况下的运行状态,仿真结果表明,双层控制策略能有效地实现能量协调调度,能解决某局部区域内的负荷季节性过载问题.该多端口变换器能实现对直流母线电压、输出功率等关键参数的控制,具有较强的适应能力.     

具有内在负载电流反馈的单级并联PFC变换器

针对中小功率场合,提出一种新型单级功率因数校正变换器的拓扑,分析了其工作原理.该AC-DC变换器具有内在负载电流反馈,在轻载情况下,能在保持占空比不变的同时,自动减小输入功率,具备拓扑简单、电容承受电压低和开关电流应力小等优点.通过仿真实验,研究了该电路拓扑的输入性能指标.实验结果表明,应用电路拓扑的实验装置,功率因数较高,输入电流的谐波满足IEC1000-3-2 Class D 的要求.     

宽输入飞跨电容型TL Buck-LLC级联变换器研究

与传统Buck-LLC级联变换器拓扑相比,飞跨电容型三电平Buck-LLC级联变换器开关器件的电压应力仅为输入电压的一半、滤波电感体积小,更适用于宽输入高压大功率DC/DC电源中。所提出的宽输入变换器,前级使用飞跨电容型TL Buck电路,使输入电压范围变宽;后级LLC谐振电路在提高变换器效率的同时,起到高频电气隔离的作用。与传统的双环定频控制相比,该变换器前级通过解耦控制PWM调节电压,后级采用模糊PI控制PFM。仿真结果证明,使变换器具有输入电压宽、适应负载变化能力强的特点。     

开关磁阻电机功率电路的软开关策略及仿真

提出一种开关磁阻电机驱动系统(SRD)功率变换器的新型软开关策略.通过在电源与开关磁阻电机(SRM)相绕组开关电路间插入准谐振直流环节电路,并在各相绕组开关上并联缓冲电容器以实现相开关的零电压开通和关断.在介绍该策略的电路拓扑及特点基础上,分析了相绕组开关零电压开通原理;结合公共开关型SRD功率变换器中公共开关的斩波过程,对电路的控制时序和谐振模式进行分析.针对谐振电感储能不同及SRM绕组电感变化对谐振的影响进行仿真.结果表明,只要参数选择合理谐振波形就不受SRM绕组电感变化的影响,并且试验验证了相开关及辅助开关的软开关特性.     

高功率因数LCC谐振电路的多目标优化

为了优化具电容型滤波器的LCC串并联谐振变换器的输入/输出性能,首先,基于傅里叶级数的动态相量法建立了LCC谐振电路的稳态数学模型,得到了等价电路.然后,在等价电路的基础上得到了反映变换器输入/输出性能的数学表达式.最后,提出一种基于Pareto的多目标遗传算法来对变换器的输入/输出性能进行优化.该算法采用包含密度信息的细粒度赋值策略,通过最小化目标函数获得了一组均匀分布的最优解集,可用于指导电路设计.仿真和实验结果验证了所提出的优化方法的正确性.     

电动汽车双向DC/DC变换器的设计

采用全桥谐振C LCLC变换器和模糊PID控制的半桥Buck Boost变换器,组成两级式双向DC/DC变换器拓扑;并根据等效模型计算出谐振元件参数,即变压器的匝比为1∶1,输入输出电压为400 V,谐振电感为100 μH,谐振电容为253 μF,半桥Buck Boost变换器中的滤波电感为5 000 μH,滤波电容为127 μF。仿真结果表明,全桥谐振C LCLC谐振变换器输入电压与输出电压一致;模糊PID控制策略可有效降低充电状态下电压超调量,缩短调节时间,提高系统的抗扰动能力,说明所采用的设计工艺能有效提高电动汽车变换器的动态、稳态性能和抗扰动能力。     

高升压DC/DC变换器的研究

提出了一种高升压DC/DC(简称HS)变换器,它利用一种特殊的结构来实现升压,这种升压结构是由两个电感、一个电容和两个二极管构成.将这种特殊的升压结构和双开关升压直流变换器相结合,就构成了HS变换器,通过电感电容充放电来实现升压功能.另外,本文还提出了(Repeated HS,Re-HS)和(Generalized HS,G-HS)变换器.分析了HS变换器在CCM模式下的电压增益,并对其电压增益、开关应力以及电流尖波进行了深入研究,并与其他电路进行了比较,对比分析验证了HS变换器具有高电压增益、低电压应力和低电流尖波的特点.通过搭建HS变换器的实际电路,验证了所提拓扑的正确性.     

新型零电流PWM全桥DC-DC变换器

为降低IGBT在关断过程中所产生的损耗,提高电源的开关频率.通过在变压器副边增加一个由谐振电感、谐振电容、辅助箝位二极管以及辅助开关管组成的辅助电路,在主开关管关断之前短暂开通辅助开关管,通过谐振电感和谐振电容之间的谐振使原边电流迅速复位,从而实现主电路开关管的零电流开关(ZCS).实验结果表明,此变换器可在全负载范围内实现所有开关管的ZCS和输出整流管的软换流,其辅助电路的谐振电感还具有帮助主电路实现主开关管软开通的功能.这种拓扑结构简洁,可以较好地实现软开关且不会增大整流二极管的电压应力,变换器的效率也达到了90%以上且有提升空间.     

基于MMC的永磁同步电机驱动系统新型电容电压控制策略

为改善模块化多电平永磁同步电机驱动系统的控制性能,对变换器的双星半桥型拓扑结构进行改进,并建立上桥臂和下桥臂中子模块电容电压可变控制的原理分析模型,提出一种根据电机运行速度灵活调节变换器电容电压的新型控制策略,与传统控制方法下变换器的电容电压恒定相比,此新型策略为驱动系统多增加了一维控制量,使系统在灵活性和准确性控制方面得到了明显改善.在实验室中搭建了模块化五电平永磁同步电机驱动系统测试平台,实验结果表明,该新型电容电压控制策略能够有效地控制和调节变换器各个子模块的电容电压,有利于降低系统损耗和改善电机控制性能.